أنظمة التركيب الأرضية الشمسية المصنوعة من الفولاذ المجلفن-: اختيار المواد ومعايير التصميم وطرق التثبيت

بالنسبة إلى محطات الطاقة الكهروضوئية ذات الحجم -المرافق، غالبًا ما يكون هيكل التثبيت هو العنصر الذي لا يحظى بالتقدير الأكبر من حيث الأداء على المدى الطويل-. في حين أن الألواح الشمسية والمحولات تتلقى غالبية التدقيق الفني، فإن النظام الهيكلي الذي يدعمها يجب أن يتحمل الرياح والثلوج والتدوير الحراري والتآكل لمدة 25 عامًا أو أكثر. ومن بين المواد المتاحة، أصبح الفولاذ المجلفن بالغمس على الساخن- هو الخيار السائد للتطبيقات المثبتة على الأرض-نظرًا لمزيجه من القوة والمتانة والفعالية من حيث التكلفة-.

توفر هذه المقالة نظرة عامة على الاعتبارات الفنية الأساسية عند تحديد نطاقالصلب المجلفنجبل الأرض الشمسية، والتي تغطي خصائص المواد، وأحمال التصميم، وخيارات الأساس، وكفاءة التثبيت.

يوفر الفولاذ الكربوني قوة الشد والخضوع اللازمة لهياكل التركيب ذات الامتدادات الكبيرة-، ولكنه يتطلب الحماية ضد التآكل. تطبق الجلفنة بالغمس الساخن - طلاء الزنك من خلال التفاعل المعدني بين الزنك المنصهر والسطح الفولاذي. يتكون الطلاء الناتج من عدة طبقات من سبائك حديد الزنك- المغطاة بطبقة من الزنك النقي، مما يوفر حماية حاجزة وحماية كاثودية.

بالنسبة لتطبيقات التركيب على الطاقة الشمسية-، يجب أن يتوافق الحد الأدنى لسمك طلاء الزنك مع فئة التآكل في موقع التثبيت. في البيئات الساحلية أو الصناعية ذات مستويات الملوحة العالية أو ثاني أكسيد الكبريت، عادة ما يتم تحديد طبقة أثقل (على سبيل المثال، 85 ميكرومتر كحد أدنى). في البيئات الداخلية الأقل عدوانية، قد تكون أوزان الطلاء القياسية كافية. ومع ذلك، يفضل العديد من مطوري المشاريع زيادة وزن الطلاء في جميع المواقع لتبسيط عملية الشراء والتخلص من مخاطر النقص في المواصفات-.

يتبع عمر خدمة الفولاذ المجلفن في الظروف الجوية منحنى تآكل يمكن التنبؤ به. في البيئات الريفية، يبلغ متوسط ​​معدل التآكل حوالي 1-2 ميكرومتر سنويًا، مما يعني أن طلاء 85 ميكرومتر يمكن أن يوفر 40+ سنوات من الحماية قبل استهلاك طبقة الزنك بالكامل. وفي المناطق الساحلية، يمكن أن يصل المعدل إلى 3-5 ميكرومتر سنويًا، وهو ما يتجاوز عمر تصميم مشروع الطاقة الشمسية النموذجي البالغ 25 عامًا.

A جبل القطب لوحة للطاقة الشمسية الثقيلةيجب أن تقاوم فئتين أساسيتين من الأحمال: ضغط الرياح وتراكم الثلوج. وتعتمد سرعات الرياح التصميمية عادةً على قوانين البناء الإقليمية أو المعايير الدولية، مع فترات عودة تبلغ 50 عامًا. بالنسبة للصفائف المثبتة على الأرض-، يختلف حمل الرياح باختلاف زاوية ميل اللوحة، وتباعد الصفوف، والخلوص الأرضي. تزيد زوايا الميل الأعلى من مقاومة الرياح، مما يتطلب أعمدة أقوى وأساسات أعمق.

غالبًا ما لا يكون عامل التصميم الحاسم هو القوة النهائية ولكن الانحراف تحت أحمال العمل. يمكن أن يؤدي الانحراف المفرط إلى اختلال آليات التتبع أو التسبب في ضغط مفرط على إطارات اللوحة. يتم اعتماد حد انحراف يبلغ L/180 (الامتداد مقسومًا على 180) بشكل شائع للأنظمة الكبيرة-، مما يحقق التوازن بين الاقتصاد الهيكلي والموثوقية التشغيلية.

عادةً ما تكون أقسام الأعمدة عبارة عن أنابيب مدببة أو مستقيمة-جدران، ومصنوعة من الفولاذ الهيكلي عالي القوة- (على سبيل المثال، Q355B أو ما يعادله). يتم تحديد سمك الجدار من خلال عزم الانحناء وقوة القص عند القاعدة، حيث يحدث الحد الأقصى للعزم. بالنسبة للأعمدة الأطول أو مناطق الرياح الأعلى، يتم زيادة قطر القاعدة وسمك الجدار تدريجيًا، وغالبًا ما يتم التحقق من صحتها من خلال تحليل العناصر المحدودة.

الأساس ينقل الأحمال من الهيكل إلى الأرض. يوجد نهجان شائعان لالألواح الشمسية المثبتة على القطب: قواعد خرسانية و خوازيق مدفوعة.

 يتم صب القواعد الخرسانية-في مكانها-كتل مسبقة الصب توفر مقاومة الجاذبية وتوزع الأحمال على مساحة أكبر من التربة. إنها مناسبة للمواقع ذات منسوب المياه المرتفع أو التربة الرخوة حيث قد يكون من الصعب دفع الأكوام. ومع ذلك، تتطلب الخرسانة وقتًا للمعالجة، وتولد أعمالًا أرضية كبيرة، وتزيد من التكلفة الإجمالية للمشروع.

 يتم تثبيت الأكوام المدفوعة-عادةً الأكوام الفولاذية على شكل H-أو الأكوام الأنبوبية-بواسطة المطارق الصدمية أو الاهتزازية. تعمل هذه الطريقة على التخلص من الأعمال الخرسانية وتقليل الحفر وتسريع عملية التثبيت. لجبل القطب لوحة للطاقة الشمسية الأرضفي النظام، توفر الأكوام المدفوعة عمومًا تخفيضًا في التكلفة بنسبة 20-30% مقارنة بالأساسات الخرسانية، وفقًا لمعايير الصناعة. يتم تحديد عمق الوبر من خلال قدرة تحمل التربة ومتطلبات عمق الصقيع. في الأراضي الصخرية، قد يكون الحفر المسبق ضروريًا، لكن العملية الإجمالية تظل أسرع من الخرسانة.

تؤثر سرعة التثبيت بشكل مباشر على الجدول الزمني للمشروع، وبالتالي على العائد على الاستثمار. يؤدي التأخير في تركيب هيكل التركيب إلى دفع وضع الوحدة والأسلاك والاتصال بالشبكة إلى الخلف.

باستخدام نظام الركائز-الموجه، يمكن تحقيق معدلات تركيب تبلغ 500-600 وحدة لكل يوم عمل من خلال طاقم قياسي في ظل ظروف التربة الملائمة والمعدات المناسبة. ويقارن هذا بـ 300-400 وحدة يوميًا للقواعد الخرسانية، عند تضمين وقت المعالجة. تعمل التصميمات المعيارية المزودة بألواح توصيل مسبقة الصنع ومفاصل مثبتة بمسامير قياسية على تقليل الحاجة إلى اللحام أو القطع الميداني.

بالنسبة للمشاريع الكبيرة-التي تتجاوز 100 ميجاوات، يمكن أن يؤدي توفير الوقت التراكمي إلى تقصير الجدول الزمني الإجمالي للبناء بعدة أسابيع. تعتبر هذه الميزة ذات قيمة خاصة في المناطق ذات نوافذ البناء المحدودة بسبب الطقس أو القيود الموسمية.

يجب أن تتوافق جميع مكونات الفولاذ المجلفن مع معايير الطلاء والتصنيع المعترف بها دوليًا، والتي تحدد الحد الأدنى لسماكة الطلاء والالتصاق وتفاوتات الأبعاد. عادةً ما يحمل المصنعون ذوو السمعة الطيبة -شهادات من جهات خارجية (مثل TUV وUL) لضمان إمكانية تتبع المواد الخام والاتساق في الإنتاج.

تشمل فحوصات الجودة الروتينية قياس سماكة الطلاء باستخدام أجهزة قياس مغناطيسية، واختبار الالتصاق، والتحقق من الأبعاد لأنماط الثقب وخلوصات البراغي. يتم أيضًا إجراء اختبار رش الملح (على سبيل المثال، وفقًا لطرق الاختبار القياسية) بشكل دوري للتحقق من مقاومة التآكل في عملية مقاومة التآكل المزدوجة-التآكل-وهي مزيج من الجلفنة وطلاء عضوي إضافي لتعزيز الحماية في البيئات القاسية.

تتطلب أنظمة تركيب الفولاذ المجلفن الحد الأدنى من الصيانة طوال فترة خدمتها. يوصى بإجراء عمليات فحص بصرية دورية للتحقق من تلف الطلاء الناتج عن التأثير الميكانيكي أو التآكل الجلفاني عند نقاط التلامس -المعدنية الثنائية. في حالة اختراق طبقة الزنك، يمكن للطلاء الغني بالزنك-المطبق في الحقل-استعادة الحماية.

على عكس الفولاذ المطلي، لا تتطلب المكونات المجلفنة إعادة طلاء مجدولة. تستمر آلية الحماية الكاثودية في حماية الحواف الفولاذية المكشوفة حتى في حالة خدش الطلاء. تعتمد هذه الحماية على الفعل الأنودي المضحي، وهو مبدأ كهروكيميائي راسخ- ويجب عدم إساءة تفسيره على أنه أي شكل من أشكال الإصلاح الذاتي-.

ملخص المواصفات الفنية

عند اختيار أأرضية من الصلب المجلفن-نظام التركيب، يوصى بالاعتبارات التالية:

1. حسابات التحميل الخاصة بالموقع-– الحصول على بيانات الأرصاد الجوية المحلية وتطبيق عوامل السلامة المناسبة بدلاً من الاعتماد على خرائط الرياح العامة.
2. مواصفات الطلاء– مطابقة وزن طلاء الزنك مع فئة التآكل المتوقعة حسب ISO 9223 أو تصنيف مماثل.
3. اختبار الأساس– قم بإجراء اختبارات حمل الخوازيق في الموقع للتحقق من قدرة تحمل التربة قبل التثبيت الكامل على نطاق -.
4. التخطيط اللوجستي- تأكد من أن أبعاد المكونات وطرق التعبئة تتماشى مع قيود النقل وقدرات الرافعة.

على مدى العقد الماضي، جمعت صناعة الطاقة الشمسية بيانات ميدانية واسعة النطاق حول هياكل تركيب الفولاذ المجلفن. والمبادئ المذكورة أعلاه مستمدة من تلك التجربة الجماعية، التي تغطي المناخات من الصحراء إلى الساحل وأحجام المشاريع تتراوح من 1 ميجاوات إلى أكثر من 200 ميجاوات. لتلبية احتياجات المشروع المحددة، يُنصح باستشارة فريق هندسي مؤهل لمراجعة ظروف الموقع وتقديم توصية مخصصة.